发明名称 半导体装置之制造方法及热处理装置
摘要 提供一种在绝缘基板及形成于其绝缘基板的半导体薄膜面不会产生热应力等之弊害,可实行安定的半导体装置之制造方法及热处理装置,其目的为非晶质矽膜2所形成之基板1的热处理方法,在加热制程从基板1之基中一方之面侧照射具有25至 5 μ m之波长频带的中间红外线100俾预热基板1后,在热处理制程从基板1之另一方之面侧照射具有 2.5 μ m 以下之波长频带的近红外线200,之后在800℃以上1000℃以下之温度将非晶质矽膜2予以退火使之结晶化。
申请公布号 TW400654 申请公布日期 2000.08.01
申请号 TW088102324 申请日期 1999.02.12
申请人 精工爱普生股份有限公司 发明人 行田幸三
分类号 H01L29/786 主分类号 H01L29/786
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种半导体装置之制造方法,属于热处理形成于基板之薄膜的半导体装置之制造方法,其特征为:至少具有从上述基板之其中一方之面侧向该基板照射具有2.5m至5m之范围之波长频带的中间红外线俾加热上述基板的加热制程,及从上述基板之另一方之面侧向该基板照射具有2.5m以下之波长频带的近红外线俾热处理上述薄膜的热处理制程。2.如申请专利范围第1项所述之半导体装置之制造方法,其中,上述加热制程之加热温度系300℃至450℃之范围者。3.如申请专利范围第1项所述之半导体装置之制造方法,其中,上述热处理制程之加热温度系800℃以上1000℃以下之范围者。4.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,上述近红外线系藉由所定光学系统成为聚光并照射于上述基板,同时,以所定速度相对移动上述基板者。5.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,上述近红外线系藉由所定光学系统成为平行光线并照射于上述基板,同时,以所定速度相对移动上述基板者。6.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,近红外线系藉由所定光学系统成为平行光线并一并照射形成于上述基板之上述薄膜之大约全领域者。7.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,近红外线之波长系使用在1m至2m之范围内可变化之光源者。8.如申请专利范围第7项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,介经变化供应于上述光源的电流之频率来控制近红外线之波长者。9.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,介经供应于上述光源之电力,来控制近红外线对于上述基板之照射强度者。10.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,介经变化上述光源与上述基板之相对距离,来控制近红外线对于上述基板之照射强度者。11.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,从上述光源照射至上述基板之近红外线介经漫射或反射,来控制近红外线对于上述基板之照射强度者。12.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,介经对于从上述光源向上述基板之近红外线所配置的反射镜,依变化反射角度,来控制近红外线对于上述基板之照射强度者。13.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,介经衰减从上述光源向上述基板之近红外线,来控制近红外线对于上述基板之照射强度者。14.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,在上述光源与上述基板之间配置光路波长滤波器,介经连续地变化上述波长滤波器的近红外线之透过领域,来控制近红外线对于上述基板之照射强度者。15.如申请专利范围第14项所述之半导体装置之制造方法,其中,在上述热处理制程中,使用石英制缝隙作为上述波长滤波器者。16.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,上述加热制程及上述热处理制程中之至少一方的制程,系从上述基板所载置之台座隔所定间隔之状态下实行该基板者。17.如申请专利范围第1项至第3项中任何一项所述之半导体装置之制造方法,其中,上述基板系无硷玻璃基板,上述半导体薄膜系非晶质矽薄膜者。18.一种热处理装置,属于热处理形成于基板之薄膜的热处理装置,其特征为:至少具有从上述基板之其中一方之面侧向该基板照射具有2.5m至5m之波长频带的中间红外线俾加热上述基板的加热手段,及从上述基板之另一方之面侧向该基板照射具有2.5m以下之波长频带的近红外线俾热处理上述薄膜的热处理手段。19.如申请专利范围第18项所述之热处理装置,其中,又具有藉由上述加热手段被加热之位置至藉由上述热处理手段被热处理之位置用以移送上述基板的移送手段。20.如申请专利范围第18项所述之热处理装置,其中,上述加热手段系在300℃至450℃之范围内加热上述基板者。21.如申请专利范围第18项所述之热处理装置,其中,上述热处理手段系在800℃以上1000℃以下之范围加热上述基板或上述薄膜者。22.如申请专利范围第18项或第19项所述之热处理装置,其中,上述加热手段系具备射出中间红外线之中间红外线灯者。23.如申请专利范围第18项至第21项中任何一项所述之热处理装置,其中,上述热处理手段系具备射出近红外线之近红外线灯者。24.如申请专利范围第18项或第19项所述之热处理装置,其中,上述加热手段系藉由从中间红外线灯所射出之中间红外线将上述基板加热至大约350℃,上述热处理手段系藉由从作为射出近红外线之光源的近红外线灯所射出之近红外线将上述基板或上述半导体薄膜加热至800℃以上1000℃以下之温度,上述移送手段系以2.5mm/sec之速度移送上述基板者。25.如申请专利范围第18项至第21项中任何一项所述之热处理装置,其中,上述热处理手段系具备可将近红外线之波长在1m至2m之范围变化之近红外线用光源者。26.如申请专利范围第25项所述之热处理装置,其中,从上述近红外线所射出之光的波长,系介经变化供应于上述近红外线用光源的电流之频率加以控制者。27.如申请专利范围第18项至第21项中任何一项所述之热处理装置,其中,上述热处理手段系具有变更上述近红外线之照射强度的手段者。28.如申请专利范围第27项所述之热处理装置,其中,上述近红外线之照射强度系控制在相当于最大照射强度之25%的强度至相当于100%的强度之范围者。29.如申请专利范围第27项所述之热处理装置,其中,上述近红外线之照射强度系介经供应于上述光源之电力来控制者。30.如申请专利范围第27项所述之热处理装置,其中,上述近红外线之照射强度系介经变化上述光源与上述基板之相对距离来控制者。31.如申请专利范围第27项所述之热处理装置,其中,上述近红外线之照射强度系介经漫射或反射从上述光源向上述基板之近红外线来控制者。32.如申请专利范围第27项所述之热处理装置,其中,上述近红外线之照射强度系介经变化对于从上述光源向上述基板之近红外线所配置的反射镜之反射角度来控制者。33.如申请专利范围第27项所述之热处理装置,其中,上述近红外线之照射强度系介经衰减从上述光源向上述基板之近红外线来控制者。34.如申请专利范围第33项所述之热处理装置,其中,上述近红外线之照射强度系介经连续地变化配置于上述光源至上述基板之光路之途中位置的波长滤波器之近红外线之透过领域来控制者。35.如申请专利范围第34项所述之热处理装置,其中,上述波长滤波器系石英制之缝隙所构成,介经连续地变化上述缝隙之宽度来控制上述近红外线之照射强度者。36.如申请专利范围第18项所述之热处理装置,其中,又具有在上述基板及载置该基板之台座之表面之间确保所定间隔的基板隔离手段者。37.如申请专利范围第36项所述之热处理装置,其中,上述基板隔离手段系具备配置于上述台座之表面的复数耐热性间隔件者。38.如申请专利范围第37项所述之热处理装置,其中,上述耐热性间隔件系由陶瓷所形成者。39.如申请专利范围第36项所述之热处理装置,其中,上述基板隔离手段系具备喷出气以浮起上述基板的气体浮起装置者。40.如申请专利范围第37项所述之热处理装置,其中,在上述台座之表面形成有复数气体喷出口,从上述气体浮起装置所喷出之气体系以所定压力从上述气体喷出口喷出者。41.如申请专利范围第40项所述之热处理装置,其中,上述气体浮起装置系从上述气体喷出口喷出惰性气体者。42.如申请专利范围第40项所述之热处理装置,其中,上述气体浮起装置系从上述气体喷出口喷出氮气者。43.如申请专利范围第40项所述之热处理装置,其中,上述气体浮起装置系从上述气体喷出口喷出水蒸汽气体者。44.如申请专利范围第41项至第43项中任何一项所述之热处理装置,其中,又具有将从上述气体喷出口所喷出的气体引导至上述基板之表面的气体诱导手段者。45.如申请专利范围第44项所述之热处理装置,其中,上述气体诱导手段系具备将从上述基板之端部侧喷出之气体引导至该基板之表面侧的导叶者。46.如申请专利范围第18项至第21项中任何一项所述之热处理装置,其中,上述基板系无硷玻璃基板;上述半导体薄膜系非晶质薄膜者。图式简单说明:第一图(a),(b)系分别表示实施本发明之第1实施形态的热处理方法所使用之热处理装置的概略构成图,及该热处理装置之加热温度与时间之关系的图表。第二图系表示从图示于第一图之热处理装置所用的卤素灯射出之近红外线之波长与基板温度之关系的图表。第三图(a),(b)系分别表示图示于第一图之热处理装置所用的近红外线之电压一输出特性的图表,及近红外线灯之电压一线圈温度特性的图表。第四图系表示依本发明之实施形态1之热处理方法被结晶化的聚矽膜的依拉曼分光分析法之分析结果的图表。第五图(a),(b)系分别表示实施本发明之第2实施形态的热处理方法所使用之热处理装置的概略构成图,及该热处理装置之加热温度与时间之关系的图表。第六图(a),(b),(c)系分别表示实施本发明之第3实施形态的热处理方法所使用之热处理装置的概略构成图,及该热处理装置之加热温度与时间之关系的图表,以及时序图。第七图系表示实施本发明之第4实施形态的热处理方法所使用之热处理装置的概略构成图。第八图系表示实施本发明之第5实施形态的热处理方法所使用之热处理装置的概略构成图。第九图系表示被正常地结晶化之聚矽膜的依拉曼分光分析法之分析结果的图表。第十图系表示以雷射退火法施以热处理被结晶化之聚矽膜的依拉曼分光分析法之分析结果的图表。
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